Kwas szczawiowy

Właściwości kwasu szczawiowego

Kwas szczawiowy (H₂C₂O₄) to związek organiczny należący do grupy kwasów dikarboksylowych. W warunkach pokojowych występuje jako biały, krystaliczny proszek o słabo kwaśnym zapachu i kwaśnym smaku. Najczęściej spotykaną formą przemysłową jest kwas szczawiowy dihydrat, czyli forma dwuwodna – dobrze rozpuszczalna w wodzie i alkoholu, łatwa w przechowywaniu i transporcie.

Kluczowe właściwości fizykochemiczne:

• Masa molowa (forma bezwodna): 90,03 g/mol

• Temperatura topnienia (dihydrat): ok. 101–102°C

• Rozpuszczalność w wodzie: bardzo dobra (do 9,5 g/100 ml w 20°C)

• pH roztworu 5%: 1,3–1,5

• Skuteczny reduktor – tworzy nierozpuszczalne szczawiany z wieloma metalami

• Toksyczny w dużych dawkach – wymaga zachowania środków ostrożności

Forma uwodniona (czyli kwas szczawiowy uwodniony) dominuje w zastosowaniach przemysłowych ze względu na łatwość dozowania i stabilność fizyczną.

Kwas szczawiowy dwuwodny (dihydrat)

Kwas szczawiowy dihydrat (H₂C₂O₄·2H₂O) to najczęściej stosowana forma tego związku w przemyśle. Zawiera dwie cząsteczki wody krystalizacyjnej, co nadaje mu charakter krystaliczny i lekko wilgotny w dotyku. Ze względu na dobre właściwości rozpuszczania się i bezpieczeństwo stosowania w aplikacjach przemysłowych, właśnie ta forma występuje w katalogach chemicznych pod nazwą kwas szczawiowy uwodniony.

Zaletą formy dwuwodnej jest:

• łatwa kontrola dawkowania w procesach technologicznych,

• minimalizacja pylenia,

• ograniczenie zagrożeń związanych z przechowywaniem formy bezwodnej.

Roztwór kwasu szczawiowego na bazie dihydratu można łatwo przygotować w dowolnym stężeniu, co umożliwia jego użycie zarówno w procesach ciągłych, jak i wsadowych.

Zastosowania kwasu szczawiowego

Kwas szczawiowy znajduje szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu ze względu na swoje właściwości chemiczne, w tym zdolność do redukcji, tworzenia kompleksów z jonami metali oraz rozpuszczania osadów mineralnych. W przemyśle metalurgicznym i chemicznym wykorzystuje się go przede wszystkim do czyszczenia i odrdzewiania powierzchni metalowych, a także do trawienia i pasywacji stali nierdzewnej. Dzięki swojej zdolności do tworzenia nierozpuszczalnych szczawianów, kwas szczawiowy doskonale sprawdza się również przy usuwaniu osadów wapnia i żelaza z wymienników ciepła i systemów chłodniczych. W procesach chemicznych pełni funkcję reduktora oraz środka kompleksującego metale, szczególnie przy ekstrakcji metali ziem rzadkich i oczyszczaniu ścieków przemysłowych z jonów metali ciężkich.

W przemyśle tekstylnym roztwór kwasu szczawiowego stosowany jest do odplamiania tkanin, usuwania rdzy oraz osadów mineralnych z włókien naturalnych, takich jak bawełna i len. Ponadto wspomaga proces bielenia oraz utrwalania kolorów podczas barwienia. W branży drzewnej i papierniczej roztwór kwasu szczawiowego wykorzystywany jest do bielenia masy celulozowej, usuwania zanieczyszczeń metalicznych oraz regulacji pH kąpieli chemicznych w produkcji papieru wysokiej jakości.

W sektorze budowlanym stosuje się go jako składnik środków do czyszczenia płytek, kamienia naturalnego, betonu i elewacji – szczególnie tam, gdzie konieczne jest usunięcie wykwitów wapiennych, rdzy lub resztek cementowych. W rolnictwie i pszczelarstwie kwas szczawiowy pełni funkcję środka do zwalczania pasożyta Varroa destructor w ulach oraz składnika nawozów dolistnych wspomagających przyswajanie mikroelementów przez rośliny.

Tak szerokie spektrum zastosowań czyni z kwasu szczawiowego technicznego uniwersalny surowiec chemiczny, nieodzowny w wielu procesach produkcyjnych i technologicznych.

Produkcja kwasu szczawiowego

Produkcja kwasu szczawiowego opiera się na kilku przemysłowych metodach, z których najczęściej stosowaną jest utlenianie glikolu etylenowego lub sacharozy w obecności katalizatorów. W przeszłości stosowano również proces karbonylacji alkoholi metylowych i utleniania kwasu mrówkowego. Wytwarzany produkt jest następnie oczyszczany i krystalizowany do formy dwuwodnej.

Główne cechy produkcji przemysłowej:

• uzyskiwany produkt to głównie kwas szczawiowy uwodniony, gotowy do zastosowania w różnych gałęziach przemysłu,

• dostępny w formie worków 25 kg, big-bagów lub zbiorników z roztworem,

• możliwość standaryzacji czystości – od technicznej (np. 99,0%) po czystość analityczną.

Kwas szczawiowy dwuwodny to związek uniwersalny, skuteczny, a przy tym stosunkowo bezpieczny i biodegradowalny. W porównaniu z kwasami nieorganicznymi (takimi jak solny czy azotowy), jest mniej agresywny dla środowiska, a jego działanie redukujące i kompleksujące pozwala precyzyjnie kontrolować procesy technologiczne.

Korzyści przemysłowe:

• duża efektywność przy niskim stężeniu,

• szeroki zakres zastosowań – od chemii po budownictwo,

• prosta aplikacja w formie proszku lub roztworu,

• możliwość wykorzystania zarówno w procesach ciągłych, jak i jednorazowych.

Podsumowanie

Kwas szczawiowy techniczny, szczególnie w formie dihydratu, jest wszechstronnym związkiem chemicznym o szerokim wachlarzu zastosowań przemysłowych. Jego właściwości chemiczne – zdolność do kompleksowania metali, redukcji i rozpuszczania osadów mineralnych – sprawiają, że jest nieocenionym narzędziem w produkcji, czyszczeniu, uzdatnianiu i regeneracji materiałów. Dzięki dostępności w postaci proszku lub roztworu, a także stosunkowo łatwej i bezpiecznej obsłudze, stanowi on praktyczny wybór dla wielu gałęzi przemysłu.